1、碱液法脱硫控制设计摘要：碱液法烟气脱硫是湿法脱硫中的一种，其工艺与其他湿法脱硫相似，都是由浆液制备系统、浆液调节系统、终产物脱水系统三大主要部分组成，但每种工艺是否能保证生产稳定、产品质量高、生产效率高，其自动化控制水平是关键。以碱液法烟气脱硫工艺中浆液制备系统、浆液调节系统两大系统的控制为研究对象，借助于计算机来对数据进行处理展开详细论述。浆液制备系统控制设计中详述了溶解器内加水量与加 CaO 粉量的成比例控制，容器内液位与称重给料机、给水调节阀、流量的逻辑控制关系；浆液调节系统中详述了浆液密度、浆液液位、浆液压力参数值的计算过程，浆液池液位调节过程中给水调节阀与给水流量、液位、排出泵之间的
2、相互联系与逻辑控制关系，浆液密度调节过程中碱液调节阀、给水调节阀、碱液流量、给水流量的逻辑控制关系。从设计中得出结论，以计算机辅助平台，来处理数据和逻辑运算，能满足数据计算的稳、准、快要求，大大提高了生产效率及产品质量，降低了劳动强度，也节约了成本，可以加以推广。 关键词：SO2；调节；控制；碱液；浆液 中图分类号：TF704.3S 文献标识码：A 0 引言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。 ”工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库
3、。因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人类和环境带来巨大灾难。2013 年全国的雾霾天气，已经给我们敲响了警钟，也被列为了国家环境治理的重中之重。 大气中的有害气体和污染物主要有：二氧化硫、氯气、氟化氢、砷、氟、铅、钼、硫化氢、氮 氧 化 物、粉 尘、光化学烟雾、碳氢化合物等等，每一种气体或污染物都会对人体造成不同程度的伤害。 众所周知，大气中的有害物质是无法用一种方法全部处理掉的，只能针对性的一一治理。SO2 是大气中主要污染物之一，而产生 SO2 污染源的渠道主要是钢铁厂和火力发电企业，这些企业也在积极地响应着个国家的号召，将生产产生的烟气中 SO2 降低到排放标准，但烟气
4、 SO2 处理的效果好坏关键在于精确的过程控制，而要做到精确的过程控制，靠人类本身是很难实现的，因此需借助于计算机实现，当代计算机的计算速度可达到每秒两亿五千万次到三亿五千万次，远远超过人力的处理数据能力，并且十分精确，从而满足了生产中稳、准、快的要求，避免了人为的判断失误、响应速度慢，也减轻了劳动强度。 以碱液法脱硫工艺为例，来阐述生产过程中以计算机为辅助，实现脱硫工艺中两个重要的控制模型设计。 1 碱液法脱硫工艺描述 碱液法烟气脱硫工艺机理是：采用 CaO、Na2CO3 的为原料，将两种原料分别溶解到水中，再被注入到反应池内，由浆夜泵浆液送到反应池上部喷淋器，使其雾化，充分与接触烟气反应，
5、得到终产物CaSO42H2O（石膏） ，通过此方法将气态 S 固化下来，从而除去废气中含硫物质。主要化学反应过程如下： 2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O，Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3 Na2CO3+SO2 Na2SO3+CO2，CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+Na2SO3 2NaOH+CaSO3， Ca(OH)2+2NaHSO3 Na2SO3+CaSO30.5H2O+1.5H2O Na2SO3+0.5O2 Na2SO4 Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O 2NaOH+CaSO42H2O CaSO30.5H2O+0.5O2+1.5H2O CaSO42H
6、2O 再生的 NaOH 和 Na2SO3 可以循环使用，从而降低了原料成本。 2 碱液法脱硫控制设计 脱硫过程控制是基于计算机为控制核心，采用计算机来完成工艺生产过程中的数据跟踪、逻辑计算、逻辑控制、数据处理。生产中以浆液制备系、浆液调节系统为调节对象，建立控制模型。 控制模型中控制的目的是，调节液位、密度、灰量等参数，以达到高效生产目的，具体实现方法如下。 2.1 浆液制备系统 浆液制备系统是将粉状的生石灰与水反应生成熟石灰溶液的过程。由于熟石灰在水中的溶解度有限，过饱和后生成的熟石灰会产生沉淀沉积下来，因此就需要按照一定的比例加入原料与水充分反应，以得到饱和溶液而又不产生沉积物，此过程控制
7、借助于计算机来实现。 2.1.1 溶解器内注水量与加灰量控制 溶解器内注水量调节过程是，以调节阀 M02 为执行元件，将称重给料机输出的重量值 WT01、给水流量 FT01 作为调节参数，与调节阀预设给定值进行比较及计算，再输出需加水量值，传递给执行元件调节阀，调节阀按命令输出。 加灰量调节过程是，以称重给料机 M01 为执行元件，将给水流量FT01 作为调节参数，与称重给料机重量值进行比较及计算，得出数值，传递给执行元件称重给料机，称重给料机执行输出。 2.1.2 浆液制备系统的控制逻辑 给水调节逻辑控制，当称重给料机输出重量 WT01 时，进行条件判断，若为真值，跳到下一个环节，否则跳回重
8、复判断；当 WT01 为真时，其值与调节阀反馈值进行比较并计算，判断是否需要开启调节阀 M02，若为真值，则跳转到下一个环节，否则跳回重复判断；然后再与溶解器内液位LT01 高限位报警进行判断，若为真值，则打开调节阀 M02，执行开度调节，否则调节阀 M02 关闭。 加灰调节逻辑控制，当流量计 FT01 有信号，即其值大于 0 时，说明有水流过，跳转到下一级执行，否则返回重复判断；当 FT01 为真值时，其值与溶解器内液位 LT01 高限位报警进行判断，若为真值，则打开称重给料机 M01，执行下料调节，否则称重给料机 M01 关闭。 2.2.1 浆液池液位调节、密度调节 （1）浆液池液位调节，
9、是以加入工艺水量与浆液排出量为调节对象，液位、流量为控制条件，给水调节阀、排出泵为执行元件。当液位 LT02或 LT03 达到高限位报警时，开启排出泵 M05，外排浆液，以降低液位；当液位 LT02 或 LT03 达到低限位报警时，开启 M04，以提升液位高度。 （2）浆液池密度调节，是以加入工艺水量与加入碱液为调节对象，密度、流量为控制条件，给水调节阀、碱液调节阀为执行元件。当浆液AB 或 CD 达到高限位报警时，开启给水 M04，进行稀释；当浆液 AB或 CD 达到低限位报警时，开启 M03，加入碱液，充分反应，得到更多的副产物，以提高浓度。 2.2.2 浆液调节系统的控制逻辑 当 LT0
10、2 或 LT03 液位到达低限位值时，开启给水调节阀 M04，开始向浆液池注水，同时，当检测到密度 AB 或 CD 达到设定低限时，碱液调节阀 M03 也将开启，已到达浓度平衡；当 LT02 或 LT03 液位到达高限位值时，开启排出泵 M05，将副产物排出，同时，当检测到密度 AB 或CD 达到设定高限时，给水调节阀 M03 也将开启，已到达浓度平衡；反之，当 LT02 或 LT03 液位即未到高限也为到达高低限时，给水调节阀处于关闭状态。当 AB 或 CD 密度即未到高限也为到达高低限时，给水调节阀、碱液调节阀均处于关闭状态。 3 结语 通过上述的设计得出如下结论： （1）借助于计算为辅助工具，解决了大数据量的计算及处理，完成了复杂繁琐的逻辑控制运算，减轻了人力劳动强度，提高了生产效率。 （2）充分发挥了计算机的优点，实现了生产中响应速度快、准确率高、稳定性强的要求，解决了生产中人力所无法实现的工作。 参 考 文 献 1 北京北科环境工程有限公司. 凌源钢铁股份有限公司二期180m烧结机烟气脱硫设计资料. 2009. 2 郭阳宽，王正林. 过程控制工程及仿真M. 北京：电子工业出版社，2009.
